Por necesidad, desde los años ‘70 y ‘80, los avances tecnológicos en controles avanzados y gestión de alarmas han hecho crecer en más de seis veces el número de lazos de control por operador en plantas de proceso. Asimismo, según Jason Urso, vicepresidente y CTO de Honeywell, con menos expertos disponibles y más activos instalados, la seguridad también ha aumentado tanto como 10 veces desde la década de los ‘70.

Urso señaló que los operadores están disfrutando de una nueva era de beneficios gracias a una automatización impulsada por software. En los años ‘70 y ‘80, los controles de panel aceptaban alrededor de 30 lazos de control por operador. Los sistemas digitales de control de los ‘80 a 2000 ya aceptaban 100 lazos por operador. Y ese número, para Urso, es más del doble hoy en día.

 

Estándares, longevidad, conectividad

En el pasado, los proyectos eran muy personalizados, lo que aumentaba el riesgo y el costo. Hoy en día, las cosas mejoraron gracias a tres aspectos:

 

Estandarización del proyecto

La posibilidad de alejarse de la personalización permite la ejecución del proyecto en menos tiempo con un menor riesgo.

 

Longevidad infinita

Las actualizaciones de sistema se encuentran incorporadas, de modo que no es necesario sacar y reemplazar para tenerlas, situación que suele alterar drásticamente los costos del ciclo de vida. Normalmente, los sistemas duran 40 a 50 años en algunos casos, generando en cierta manera obsolescencia de componentes. En consecuencia, los usuarios tratan de actualizarse in situ para no tener que preocuparse por un escenario de ‘sacar y reemplazar’, lo que protege la propiedad intelectual del cliente en el sistema mientras aporta nuevas capacidades.

 

Conectar datos al conocimiento

Lograr un conocimiento parejo y accesible a quienes lo necesitan y en el momento en que lo necesitan. Al respecto, es importante que todo el personal pueda acceder al mejor conocimiento del mundo para maximizar la producción, mejorar la confiabilidad de los equipos y aumentar la eficiencia del personal.

Con conexiones de E/S universales y la ejecución del proyecto en la nube, usar una emulación de software permite correr una plataforma de 40 años en cualquier hardware. El conocimiento se encuentra incorporado en el sistema, de modo que los usuarios pueden aprovechar las métricas de miles de unidades de proceso para mejorar el acceso al conocimiento y tener las mejores prácticas si se compara con extraer conocimiento sólo de las seis o siete refinerías que pueda tener una empresa.

Las capacidades incorporadas de conocimiento y monitoreo no eliminan la necesidad de conocer el proceso, aclaró Urso. Usar una calculadora todavía requiere aprender matemáticas.

Conectar industrias de proceso a la empresa y a proveedores aporta más contexto a quienes toman las decisiones. Tales conexiones permiten ser más predictivos en cuanto a procesos y gestión de activos gracias a la posibilidad de capturar conocimiento en forma digital como referencia y para mejorar controles, monitoreo y gestión en tiempo real.

El mapeo digital online ofrece información en tiempo real acerca de las mejores rutas, tráfico y condiciones. Los controles de proceso modernos pueden hacer lo mismo, estableciendo la ruta hacia el mejor día de producción.

Durante la vida útil de los activos de proceso, comentó Urso, esas mejoras equivalen a ganancias de decenas de millones de dólares.

Ya hay disponibles herramientas de entrenamiento personalizadas que garantizan que cada persona pueda tener la posibilidad  de saber cómo son las operaciones perfectas y obtener conocimientos acerca de procesos, activos y personas.

Estos beneficios llegan en un momento cuando los problemas relacionados con el retiro de operadores especializados aumentan el riesgo. Los nuevos sistemas abordan mejor los posibles problemas de seguridad del proceso mediante monitoreo y pueden sugerir los pasos de remediación.

Beneficios de la próxima generación de tecnología

Urso describe 10 beneficios clave de la próxima generación de tecnología:

  1. Un operador podrá darse cuenta de un problema y bajar un poco la velocidad de un proceso para evaluar lo que está sucediendo. Por ejemplo, si hay un problema en el intercambiador de calor, en lugar de detener inmediatamente el proceso, se lo hace correr a una menor velocidad hasta que puedan realizarse las reparaciones. Los nuevos sistemas predicen con más antelación cuándo podría ocurrir un problema, lo que se traduce en más preparación, mejor sincronización y menos tiempo de parada.
  2. Con la implementación de un gemelo digital y simulaciones de realidad aumentada, los encargados de reparaciones o actualizaciones podrán entrenarse y optimizar su desempeño antes de realizar el trabajo. Los técnicos pueden evitar baches de eficiencia cuando tienen que recordar cómo se lleva a cabo un procedimiento que no lo han practicado durante seis meses o más.
  3. La realidad aumentada mejora la seguridad. Por ejemplo, un técnico puede verificar si una cañería se encuentra en una condición segura (vacía) antes de cortarla.
  4. Un proveedor de controles de proceso detectó un aumento en el tráfico de red a causa de un mal funcionamiento en un hardware de tercero antes de que se produzca una denegación de salida de servicio a partir de la saturación de la red.
  5. El monitoreo estricto del desempeño de un quemador se traduce en eficiencia energética y menores emisiones.
  6. Los caudalímetros utilizados para la transferencia de custodia podrán mantener la exactitud durante un mayor período de tiempo.
  7. Los wearables inteligentes permiten empoderar a los operadores de campo o técnicos aportando conocimientos del proceso mucho más allá de lo que se podría lograr con un portapapeles y conexiones de radio a la sala de control. De esta forma, los operadores podrán desempeñarse de manera mucho más eficiente y segura utilizando computadoras móviles portátiles de manos libres incorporadas en sus cascos y certificadas para uso en áreas de proceso.
  8. La posibilidad de extraer el software de un control lógico de seguridad permite correr el hardware de manera independiente en la nube para chequear toda la lógica correspondiente a la aplicación, antes de su instalación.
  9. Múltiples capas de ciberseguridad amplían la protección antes amenazas de malware, tales como Triton y otras.
  10. Los nuevos productos para aplicaciones batch incluyen novedosas capacidades de visualización, mostrando rápidamente la diferencia con un activo normal o ideal. También permiten ver de qué manera las decisiones afectarán los lotes futuros en base al uso futuro de los equipos, lo cual les brinda a los operadores una visión más clara de las posteriores implicancias, es decir, posibles congestiones de tráfico a resultas de los cambios realizados en un determinado momento.

 

El software basado en la nube está logrando aceptación en el mundo industrial, después de muchos años de resistencia, ya que las empresas comenzaron a tomar conciencia de las ventajas que significa reducir costos iniciales, escalar con mayor facilidad y obtener nuevos ingresos a partir de los datos.

 

Los ejemplos abundan…Una compañía petrolera pudo instalar y operar cientos de pozos en un tiempo récord. Un fabricante de bombas pudo detectar pérdidas de agua entre miles de cañerías. Y un fabricante de elevadores pudo predecir problemas de mantenimiento antes de que surjan inconvenientes serios.

Todo esto está disponible ahora gracias a un software y datos basados en la nube. En medio de problemas relacionados con la seguridad y brechas de datos, quienes la adoptaron encuentran que la clave para lograr que la nube trabaje para aplicaciones de procesos continuos está en saber exactamente cuándo y dónde usarlas eficazmente mientras se van mitigando los riesgos.

 

Pasar de CAPEX a OPEX

Mover las aplicaciones de operaciones a la nube permite a las empresas ahorrar costos iniciales y tiempo. 

Suscribiéndose a un servicio de nube, los operadores de planta evitan tener que instalar sus propios servidores, software y otros sistemas para el monitoreo de máquinas, con frecuencia ahorrando mucho tiempo y con un menor costo inicial.

 Mover los sistemas de proceso a la nube puede ser tan sencillo como abrir una cuenta y configurar un software basado en la nube. En pocas palabras, la nube permite a las empresas pasar de un modelo de gastos de capital (CAPEX) a un modelo de gastos operacionales (OPEX), pagando sólo por lo que se necesita en cualquier momento dado.

Esto significa que incluso pequeñas y medianas organizaciones con limitados recursos pueden ejecutar sus operaciones con mayor facilidad. Los beneficios son particularmente atractivos en caso de activos distribuidos, o sea equipos que operan en el campo, lejos del personal de servicio.

Ir a la nube es un paso natural para reducir el costo total de propiedad, ya que se pueden aprovechar a los proveedores para conseguir capacidades de sistema como servicio,” comentó Jason Urso, vicepresidente y gerente general de Honeywell Processs Solu­tions. Se pueden recortar las visitas al campo y reducir costos de mantenimiento, mientras permite a los proveedores de equipos monitorear y mantener los equipos para los usuarios como parte de un modelo de suscripción.

Y es allí donde es posible encontrar numerosos beneficios adicionales al llevar los datos de proceso a la nube.

 

Seguridad y protección

Una solución basada en la nube debe abordar claramente los temas de protección y seguridad. Tal como se pudo ver en las recientes brechas de ciberseguridad, la protección IT es crítica. Y la protección en la tecnología operacional (OT) es aún más grave.

Si alguien pudiera conseguir maliciosamente una manera de manipular estos procesos, el usuario terminaría enfrentándose a cosas como incendios, explosiones, emisión de químicos tóxicos,” explicó Peter Zornio, director de tecnología de Emerson Automation Solutions.

Por su parte, Urso señaló que la solución pasa por limitar la comunicación entre sistemas OT e IT a una interacción unidireccional. “Usar una comunicación unidireccional es la forma ideal para comenzar a buscar soluciones basadas en resultados, por ejemplo servicios de asesoría, y no necesariamente aplicaciones de lazo cerrado que operan en la nube,” explicó Urso. Al limitar los sistemas de nube al monitoreo y no a funciones de control, los gerentes de planta podrán disfrutar de los beneficios de la nube con un menor riesgo de ser hackeados.

 

Confiabilidad y la nube

El riesgo de ciberseguridad explica la razón por la que la nube ha sido adoptada más fácilmente en sistemas IT que en sistemas OT. Pero hay otra razón importante por la que la industria ha sido y es reluctante en adoptar la nube: Los procesos industriales que se basan en controles digitales son menos tolerantes a latencia y caídas de conexiones que los sistemas de negocio.

La gente se siente mucho más cómoda con la idea de que sus sistemas de control núcleo se encuentran in situ,” comentó Zornio. “Pasará mucho tiempo, si alguna vez ocurra, para ver esos sistemas ejecutándose en la nube.”

Zornio utiliza una analogía automovilística para explicar la reticencia en adoptar controles basados en la nube. "Seamos sinceros… Dentro de diez años, si se encontrara en un auto sin conductor, ¿no se sentirá más cómodo sabiendo que ese auto no depende de una conexión a la nube, y que todo se puede controlar efectivamente desde el auto? Yo creo que la mayoría de la gente se sentirá mucho más cómoda. Y la mayoría de los usuarios en las industrias de manufactura se sentirán exactamente de la misma manera", explicó Zornio.

Por su parte, Urso sugiere que los fabricantes que están interesados en la nube miren a los beneficios más allá del proceso inmediato de manufactura. “La tecnología de nube brinda ahora la oportunidad de conectar datos de proceso y de activos desde un sitio o múltiples sitios a un conjunto consolidado de conocimiento,” comentó Urso.

Este conocimiento podrá ser utilizado por las plantas industriales para mejorar el retorno de sus inversiones de capital, apuntando a oportunidades que les permitan optimizar el desempeño o la confiabilidad de los equipos. “A medida que crece el conjunto de datos, podrá haber un mayor número de oportunidades en el futuro para identificar eventos de baja probabilidad pero fuerte consecuencia que, de otra forma, podrían pasar inadvertidos,” explicó Urso. En definitiva, oportunidades para mejorar la seguridad y la confiabilidad como así también la eficiencia.

 

"Pasará mucho tiempo, si alguna vez ocurra, para ver sistemas de control de núcleo ejecutándose en la nube"

Peter Zornio - Emerson Automation Solutions

 

Los mejores usos de la nube

El mejor uso de la nube para manufactura y otros procesos está en el mantenimiento de activos, y no tanto en el lazo de control. 

En este caso, los sensores recolectan datos acerca de la salud de equipos y los envía a la nube, donde el correspondiente análisis puede predecir cuándo se necesita servicio; luego, esa información es enviada a los centros de mantenimiento.

Los proveedores de equipos podrán seguir y gestionar estos datos a través de la nube y usarlos como base para planes de mantenimiento y otros servicios,” comentó Urso. Tal conocimiento centralizado puede aportar claras ventajas para el usuario: mejorar la producción y el rendimiento, reducir las paradas de los equipos y bajar los costos de mantenimiento.

Zornio aporta un ejemplo más del área automovilística cuando tener control operacional de tiempo real en la nube puede servir para un propósito positivo, y es en el área de entrenamiento y simulación. “Supongamos que estamos aprendiendo a manejar,” explicó. “Uno se siente frente a una computadora y tiene que aprender a manejar un coche virtual donde todos los controles que normalmente utilizaría en el coche en realidad están corriendo en la nube, de modo que si se equivoca no hay problemas. No están conectados a un auto real. Esto sirve perfectamente para aprender cómo manejar y cómo operar los sistemas que hacen funcionar el coche.”

Apliquemos ahora este escenario a las operaciones de una planta. Emerson ofrece un servicio que pone sus sistemas de control DeltaV online para simular las configuraciones del cliente. “Se tiene así un mellizo de los sistemas reales en la nube que permite realizar allí la simulación,” señaló Zornio. “O probar allí una nueva estrategia de control antes de hacerlo concretamente en el sistema real conectado al proceso.”

 

La cuestión es empezar…

Para empezar con la nube en cuanto a operaciones, Urso recomienda pensar al comienzo en los beneficios deseados y luego seleccionar la tecnología con esto en la mente, y no al revés. También sugiere comenzar con aplicaciones existentes que ya monitorean equipos remotamente en el campo. A partir de allí, encontrar las soluciones específicas pasa por hacer coincidir las características con los resultados deseados.

Está demás decir que la protección juega un rol importante en cualquier implementación de una nube. Emerson ofrece sistemas específicos para potenciales problemas de protección asociados con mover las aplicaciones de operaciones a la nube. “Se los denomina Secure First Mile,” señaló Zornio, aclarando que la exportación de datos desde el sitio de origen a la nube representa un punto de vulnerabilidad.

Honeywell puso su Experion SCADA en la nube con Experion Elevate. Gracias a este sistema, un usuario de petróleo y gas pudo poner 300-400 pozos de petróleo online en unas pocas semanas, destacándose la velocidad de la puesta en marcha gracias a las aplicaciones de nube, y la gran utilidad de la nube en aplicaciones distribuidas.

Por su parte, Emerson provee servicios de mantenimiento predictivo para sus productos a través de la nube, incluyendo válvulas de control. “Recolectamos la información digital acerca de cómo están operando los equipos y la analizamos para los usuarios,” explicó Zornio. Con esa información, Emerson puede ofrecer a sus clientes asesoramiento y servicios de mantenimiento.

 

Preparado por Víctor Marinescu, director de la revista Instrumentación & Control Automático.

A medida que cambia la dinámica del mercado y se intensifica la competencia global, la industria va examinando todos los rincones de una organización para descubrir cómo recortar costos y aumentar la productividad sin afectar la eficiencia o la seguridad de una planta. En esta búsqueda, muchas empresas de control industrial están ampliando sus capacidades de automatización acoplando software para abordar los procesos de negocio y, de esta forma, elevar la eficiencia de las operaciones a nivel global.

Recientemente, en el ARC Forum en Orlando, Yokogawa anunció su contribución a la optimización de procesos de negocio con el lanzamiento de un software de Gestión de Operaciones que registra y gestiona los datos relacionados con el trabajo del personal de planta.

Este software es parte del nuevo concepto de negocio de Yokogawa denominado Synaptic Business Automation, que apunta a generar valor para clientes conectando todo, desde sistemas y servicios a la cadena de suministro, y también a la gente. El nombre Synaptic se basa en la palabra ‘sinapsis’, que es una estructura en el sistema nervioso que juega un rol importante en la transferencia de señales a otras partes del cuerpo humano. De manera similar, Synaptic Business Automation está diseñada de una manera que permite digitalizar y estandarizar datos en base a un conocimiento acumulado, y luego facilitar el intercambio de información entre grupos en el piso de planta.

La tecnología subyacente viene del conocimiento de dominio de KBC Advanced Technologies, adquirida por Yokogawa en 2016, y apunta a lograr excelencia operacional y mejorar la rentabilidad de segmentos tanto upstream (producción de petróleo) como downstream (refinerías de petróleo y complejos integrados de producción en refinerías y petroquímica). Basado en la experticia de KBC y el portafolio de productos de automatización de Yokogawa, Synaptic abarca cuatro áreas, que incluyen cadena de suministro, operaciones de activos, gestión e integridad de activos y gestión del riesgo operacional.

El software de Gestión de Operaciones, en particular, ayuda a mejorar la confiabilidad y seguridad ya que garantiza que la fuerza de trabajo tenga la información que necesita para llevar a cabo sus tareas de manera correcta. Significa soportar operaciones seguras y protegidas, pero también puede registrar eventos, acciones y el trabajo realizado en base a las instrucciones de trabajo, facilitando la obtención y el uso de información proveniente de operadores especializados. Además de la industria de petróleo y gas, el software puede ser utilizado en otras industrias de proceso, tales como químicas, generación de energía, pulpa y papel, alimentos, farmacéutica y agua/efluentes industriales.

Automatizar los procesos de negocio es algo único en el mercado,” comentó Simon Rogers, vicepresidente de soluciones avanzadas de Yokogawa. “Ofrece un rápido y sostenido valor a los clientes.”

Eso es consecuencia de un hecho irrefutable: los factores humanos suelen tener su culpa en las paradas de emergencia y otros problemas que inciden en la eficiencia operacional de una planta. En muchos casos, las instrucciones de trabajo se realizan a través de intercambios verbales o con documentos escritos, lo cual hace imposible verificar el progreso del trabajo en tiempo real. Además, pueden cometerse errores al agregar información y resultar difícil localizar registros de operaciones pasadas, lo cual lleva a una creciente necesidad de soluciones de gestión de operaciones que mejoren la eficiencia, la seguridad y la retención de conocimiento.

El software de Gestión de Operaciones digitaliza las instrucciones de trabajo, incluyendo gestión de incidentes y gestión de cambios, e incorpora una interface de usuario intuitiva que permite a los usuarios comprender el estado de una operación con una sola mirada. 

Los KPIs (Key Performance Indicators) – que Yokogawa denomina SPIs (Synaptic Performance Indicators), ya que se basan en el conocimiento de dominio y experiencia de KBC trabajando con Big Data – cubren áreas de mejora de gestión (producción, costos de energía, costos de mantenimiento, márgenes e incidentes), ingeniería (rendimiento o calidad, desempeño, consumo de energía, disponibilidad) y operaciones (desempeño del control, desempeño del proceso, desempeño de activos, alarmas).  

Según Yokogawa, cuando se los aplica, estos indicadores transforman el negocio en una organización impulsada por ganancias versus una operación impulsada por eventos.

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